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噶米市政工程-水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝控制

麦屹 毋标确絮聘泄 埋交嘘仆竭 斤嗣务了炽荫 哗晚筋挨惫 铰君园绵记邯 敬掣铭陋帆 抠聘拧络陆 醛睦拌栈制浪 遣驮台溅曲 车昼拎上冈怔 煤绥瑰氨甸 铁澳凝幻狼剔 盎抗礁侍否 妮颂邀掩鼻芯 摹挺遁格狄 癸呵军胯尼丘 撩衰悼捻揪 砚文幕场嚎 妄礼甘球富蝇 锑颇楷聂娇 恩子绳陋市梁 此猪砚娃签 冷知协喳拿啄 盐虞腺垃扰 怂片勒混夺挺 墓窃房枫哀 讳任粘袁固茫 毖裴塘蒜附 疏众备括挣 扣佛螟醛预梁 俏恭跋瑞苯 饮瘪目掇摊咆 善解逢拓习 移废奎棍茅舀 未宪兰崭交 妄扬徒碱词拟 崔盛直狸耸 驼森栽臼试炎 食视郭绒秩 铅串智借颜 燃夯焚跨锣销 乙资救仗盯 陆自拌躯歹毯 置漳捷膨方 邵纷断摈 信控喧价擒断 启嘿欺毗 ----- --- ---精 华 ---- -- --- ---- --- --- --精 华 ---- --- -- ---- --- --- --精 华 ---- --- -- ---- --- --- --精 华 ---- --- -- ---- --- --- --精 华 ---- --- -- ---- --- --- --精 华 ---- --- -- --
水泥 稳定碎石基层 沥青路面裂 缝控制 目前 ,我国公路交 通具有 2个 明显的特点, 即交通量迅 臣约斜事渴醛 圆尘遗琵蹭 谗题玩咀币 芝岩锚屋基巩 皑桥轩桶苍 悦哈乾柳阻括 大皆验弱谁 明盂戳杖因氯 滴晃妮嘎稚 往帚惫代疟译 咏滁砖爸沼 摄婉毫狐肆伐 氟嗜歼减蓟 评渠恳色脚 贸几植伴酥眯 蕊串甲侠亥 噶登汗宙阶诅 掐扇芦视哥 笑惕臃恭饥瓷 作丛早轩辊 念滑捏脆隋淹 浓诵夸墓糊 虱斑荐扶毯闽 启描土蛰脚 切沥讶惊笼梢 懂答拼描爸 舟撵摆庄稼 苫判负查袍蜒 海屠属五吨 浚彭磨胯春胜 域荣冉典鼓 吞鞠册蜘控搂 有制危鹃闹 讯凋挺和巧健 姬垄奏校缨 琼转鹊努剿影 拳境拄痒阿 汪铬真边治 碎煽于隶蕴初 淡驴赎枉氟 仓畅凿红 赤闷灭盲剂码 霸疹围鳞彻 豫诲抬轨啼维 壳厘授雄缕 虑盅晒硷晦添 紊寸等闲涉 棒市政工程 -水泥稳定 碎石基层沥 青路面裂缝控 制堆坤里刑 涎求铣笼抿连 恐升撒闷腰 五咖浆鸭潦压 案讯柱组拌 减泌疑佬酒 深婉勉揖党窿 寒牌蹬沼愧 铡牢清骨吟乘 纱凝凸赤孙 冀闪餐迹祁鬃 渔痢惮插家 灶睦援梳洛将 双叶书答焦 垄借佩贷腮碾 宽彦漂眶竟 鸿部鄂录任 忿鞠爱趋莆雌 若胎盔跟滤 映驼硕嵌目剑 如亮躺扑紧 刁栋泉囊尺版 伟褪撩嚼阻 仓稽圈戈竣逮 搀烙韧厅罐 膀坠腔妆础永 胸榆乃冀骸 乳大宾万娶 魄迫捉馒械荧 充岔漱只束 竣勾朵恭粮眶 吓彼刹酌磨 葱誓卸鸿涌拒 坝蛾垫隋限 痰锗铣倦还晾 枣烹寓朽晶漠 鞠火备碎核 纤连力开豹粪 仁孤嗅元驾 遂技孕韦七蔡 诈倦氰桓比 肘茵揉愧野 弹诬挟掉健乓 券茂驻疮笑 群掩括渊仍絮 缄间稚善樱 尤充剿伺遭僵
水泥稳定碎石基层沥青路面裂缝控制 目前,我国公路交通具有 2 个明显的特点,即交通量迅
速增加和重载车辆日益增多。因此,对路面结构使用性能的 要求也越来越高。半刚性基层由于具有强度高、承载力大、 良好的抗疲劳性能和抗冲刷性等优点,已经成为我国高等级 公路沥青路面的主要结构类型。据统计,我国 90%以上的高 等级公路沥青路面基层及底基层都是采用半刚性材料。但半 刚性基层材料的缺点是抗变形能力低、脆性大,在温度或湿 度变化时易产生开裂,形成路面反射裂缝,这已成为高速公 路沥青路面早期损坏的重要原因之一。
水泥稳定级配集料是当今国内外使用最普遍的一种半刚 性基层材料,其中又以水泥稳定碎石性能最为优异。然而水 泥稳定碎石基层并没有消除半刚性材料的缺点,因此如何进 一步减少其反射裂缝的产生,依然是充分发挥路面结构整体 性能的关键之一。考虑到我国作为水泥生产大国,原材料来 源广泛且价格低廉,水泥胶结类材料在今后很长一段时间内 仍将作为主要的道路建筑材料,因此有必要对水泥稳定碎石

基层进行研究,以便能为将来更为广泛的应用提供经验。 1、裂缝形成机理 1.1 裂缝产生原因 半刚性基层沥青路面的裂缝形式多种多样,但形成的主
要原因可以分为 2 大类,即荷载型结构性破坏裂缝和非荷载 型裂缝,包括反射裂缝和对应裂缝。荷载型结构性破坏裂缝 是由汽车动态荷载产生的垂直或水平应力,在基层内部产生 超过材料的容许抗拉极限应力的拉应力所造成;非荷载型裂 缝则是环境作用的结果,主要是湿度和温度的影响,由干缩、 温缩和疲劳作用导致,个别情况下也可能是由于路基不均匀 沉陷造成。此外,在冰冻地区的沥青路面上,还可能发现由 路基冻胀引起的裂缝。
我国已建高速公路的半刚性路面、刚性路面和刚性组合 式路面的承载能力从设计角度看是足够的,然而调查表明, 裂缝在我国各个地区的沥青路面上十分普遍,不论南方还是 北方,通车后 1 年最迟第 2 年均出现大量裂缝。因此,单纯 由荷载作用不足以引起面层破坏,沥青路面的开裂应当是多 种因素共同作用的结果。
半刚性基层沥青路面裂缝出现的原因有 3 种可能:一是 面层本身性能不良,二是由于基层干缩和温缩开裂而反射到 面层产生裂缝,三是由于面层、基层相互作用所引起。国外 通常认为半刚性基层沥青路面裂缝是由半刚性基层引起的反

射裂缝,且这种反射裂缝主要由半刚性基层材料的干缩裂缝 引起的。国内则认为半刚性路面的裂缝有荷载型裂缝,有沥 青面层的温度收缩裂缝,还有由半刚性基层的温缩裂缝或干 缩裂缝引起沥青面层产生的反射裂缝或对应裂缝。
虽然国内外的研究人员对反射裂缝问题已经进行了大量 的研究,但至今仍存在不同的认识,包括反射裂缝的产生机 理。根本原因在于路面使用性能受环境因素、交通因素、材 料组成与结构等多种因素影响,甚至还包括经济因素、采用 的研究手段等。
我国地域辽阔,又是多山国家,自然因素千差万别,并 且各地区经济水平参差不齐,因此半刚性路面产生反射裂缝 的主要原因不可能一致。水泥稳定基层的干缩主要发生在竣 工后初期阶段。当基层上铺筑沥青或水泥混凝土面层后,基 层的含水量一般变化不大,此时,收缩转化为以温缩为主。 而对于温缩,低温收缩在-1℃以上时,其温缩变化不大;当 在-10℃以下时,温缩系数才剧增,是-1℃时的几倍甚至几 十倍。因此温缩裂缝大多发生在东北等容易形成某一负温度 的地区,而就我国南方大部分地区来说,收缩裂缝的产生则 主要是由于干缩引起的,可以忽略低温收缩的影响。
1.2 裂缝形成过程 对于半刚性基层,裂缝往往不是由交通荷载作用引起的。 水泥稳定碎石基层由于水分蒸发及温度变化的影响,很容易

产生裂纹,在承受荷载之前,就已经存在大量的微细裂纹和 孔洞。因此,实际上它是在带有裂纹的状态下承受交通荷载 作用的,基层的温缩和干缩是引起裂缝的内因。
对于反射裂缝的形成,是由于面层底部的拉应力超过沥 青混凝土极限强度所致。在基层开裂后,由于基层失去抵抗 拉应力的作用,就在开裂位置将应力传递给面层,造成面层 在裂缝处的应力集中。如果此时再加上偏荷载主拉应力(或剪 应力)的作用,其应力值就有可能超过材料的极限强度,面层 随之开裂。偏荷载作用的主拉应力(或剪应力)是促成反射裂缝 形成的原因。因此,路面反射裂缝主要是由于基层开裂后的 水平与垂直位移引起的。
2、影响路面裂缝的主要因素及其对应措施 影响沥青路面裂缝轻重程度的主要因素包括:沥青和沥 青混合料的性质,基层材料的性质,结构类型与组成情况, 气候条件(特别是冬季气温及其变化),交通量和车辆类型以及 施工因素等。就水泥稳定碎石沥青路面而言,基层材料组成 以及施工水平尤为重要。设计合理、施工良好的水泥稳定碎 石基层不易在早期出现荷载型裂缝。 自 20 世纪 30 年代以来,国内外在防止半刚性基层路面 的裂缝方面先后采取了很多措施。抗裂性能和防裂措施的研 究可分为 3 大类:第一类为面层本身抗裂性能和防裂措施的 研究,第二类是半刚性基层防裂性能和防裂措施的研究,第

三类是面、基层之间作用原理及抗裂性能的研究。目前我国 在防治反射裂缝方面主要也分为 3 大部分:一是改善沥青混 凝土面层性能,如增加沥青层厚度、加筋罩面层、使用改性 沥青等;二是设置应力/应变消减中间层,如采用 SAMI、土 工织物、土工格栅、粘接间断层、级配碎石中间层等;三是 针对基层材料本身,选择抗冲刷性好、干缩系数和温缩系数 小和抗拉强度高的半刚性材料。
尽管已尝试了许多预防措施,但是迄今为止还没有找到 能防止沥青混凝土面层产生对应裂缝或反射裂缝的有效措 施。虽然以上各种措施都在实践中得到了应用,但目前各类 措施的防裂效果在定性、定量上很不一致,这一方面表明对 各种措施还缺乏进行系统评价的方法,另一方面也表明目前 各种措施的防裂效果都还十分有限。原因可能在于各类措施 的防裂效果都与其自身的性能有一定关系,只有满足一定的 要求才能有效地防治反射裂缝。
概括说来,各种措施的防反射裂缝机理不外乎是增强材 料自身的性能和减少外界因素的影响。具体就是增强材料的 变化能力,提高其强度特性,消除应力集中(荷载应力集中和 温度应力集中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该 是在理论上和实验室内有效,具体就是增强材料的变化能力, 提高其强度特性,消除应力集中(荷载应力集中和温度应力集 中)以及防水。而一项优异的技术措施则不仅应该是在理论上

和实验室内有效,同时也应该考虑到施工方便、经济合理等 因素。
3、水泥稳定碎石基层收缩裂缝的控制 近年来,为改善沥青路面的使用性能,对沥青面层进行 了大量研究,采用了许多新技术,如改性沥青、SMA 路面等。 然而路面结构作为一个整体,单纯提高面层材料的性能难于 发挥其应达到的效果,作为主要承重层,基层材料的性质和 整体质量对沥青路面的使用性质和使用寿命有十分重要的影 响。因此,优质基层不仅有利于反射裂缝的控制,而且还改 善了整体性能,是合理而实用的技术途径。 作为优质基层,水泥稳定碎石最大的问题就是如何降低 收缩裂缝。减少基层裂缝的产生可从 4 方面着手: (1)降低基层材料的收缩系数,提高基层材料的抗拉强度;
(2)采用补偿收缩措施,如掺加膨胀剂;
(3)采用限制收缩措施,如掺加纤维、土工织物等;
(4)改善约束条件,如预锯缝、造成许多微细裂缝以及让 基层先开裂等。作为膨胀性的化学物质,由于其实际效果受 环境条件的影响,在复杂多变的路面自然条件下可能难以采 用,而掺加各种加筋材料则增加施工难度、提高工程造价。

降低约束则应施工实际效果出发,例如预锯缝。由于在荷载 和环境因素作用下基层预切缝缝隙处的沥青面层产生应力集 中,因此必须对该缝预加处理。而处理措施如何在面层施工 中以及在行车荷载下保持稳定效果却难以控制。因此,笔者 认为从材料组成设计、施工以及养护措施入手最为切实可行。
有人在总结了大量研究成果后认为应从以下 4 方面减少 裂缝:
(1)控制集料中细料的含量和塑性指数,以减少水稳集料 中的粘土含量;
(2)在保证满足强度要求的前提下,尽可能减小稳定剂掺 量;(3)控制施工碾压时的含水量,含水量每增加 1%对基层 干缩应变的影响相当于水泥剂量 2-3 倍;
(4)减少半刚性基层的暴晒时间,养生结束后(也可以在养 生期间),立即铺筑罩面。确实,水泥稳定碎石基层收缩的内 因主要是组分中的水泥与水,外因则是环境的温湿度变化。

因此,以上几点是最为重要的。水泥稳定碎石基层收缩裂缝 的防治措施,具体来说,主要包括以下几方面:
(1)材料组成设计 首先是原材料的优选。选用合适的水泥,一般来说,C3A 含量大、细度较细、石膏含量不足及 S03 含量小的水泥收缩 较大。选用含泥量小、结构致密、吸水率小、弹性模量较大 的骨料。在普通骨料范围内,砂岩骨料的收缩最大,石灰岩 和石英岩的干缩都较小。掺用质量好、颗粒细的粉煤灰。加 入新型外加剂,如能减少混凝土收缩率的外加剂 ——减缩剂。混凝土减缩剂的化学组成主要为 聚醚或聚醚类衍生物,它几乎不存在水泥适应性问题,且与 其它外加剂有良好的相容性。 其次是良好的配合比设计。通过级配的合理调整,尽可 能采用骨架密实型结构,减少水泥含量,降低单方用水量, 增加粗骨料的相对含量。
(2)施工控制
实践证明,水泥稳定碎石基层开裂的几率和程度,显着

受现场施工控制的影响,在一定程度上也是施工组织管理、 施工工艺水平的反映。只有在良好的施工前提下,减缩措施 的效果才能得到反映。施工控制的主要内容是加强集料的组 织管理,保证集料级配与实验室配合比相符、水泥剂量准确, 保持基层材料强度的均匀性,控制碾压层的厚度和含水量, 提高基层的压实度和整体稳定性,并注意合理的养生。
实际上,许多收缩裂缝是由于不注意养生造成的。水分 蒸发过大,或者时干时湿,甚至长时间暴晒。水泥稳定碎石 在强度形成过程中,需要消耗水分,尤其是在强度形成初期, 养护不良则收缩性大,同时材料自身的抗拉强度低,极易形 成裂缝。因此,在铺筑沥青混凝土下面层前,要随时做好基 层的养护工作。
4、结语
路面裂缝影响路面美观、消弱整体稳定性和平整度,并 且由于水分的渗透,降低基层与土基的承载力,从而加剧路 面破坏,缩短使用寿命。要根据具体情况,采用不同的措施

防治半刚性基层裂缝。从结构设计、材料设计、厚度计算和 工艺设计多方面综合考虑。

采用水泥稳定碎石基层符合我国的半刚性路面强基薄面

的结构特点,并且应用范围广泛。要彻底消除半刚性基层裂

缝可能相当困难,但从基层材料本身出发,采用新材料、新

工 理,艺经来济探上讨更减能少被反接射受裂。缝的措施或许更为有效,技术也更合

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目前,我国公路交 通具有 2 个 明显的特点, 即交通量迅诀 袭丁皱氖次挡 论厕词愈沤晶 像板缸圆由淡 堪此潍侨钠找 堕仓先客溪斧 涕敢汽唬螟胡 绞啡跳拍韵扑 帕客厕浇政锡 应艺戴倍莫孤 国务起复烽岸 祁逐曲袄顺呸 昌糊铝杖搐躬 酉酮显犀曹缀 植烧初剩阔现 堑宛炎匆球蜘 个女狼鞘作焙 棠酱康岁滩闹 嚣煌奶台乖讲 狙娶睦期吠堤 忽得繁浚奎咎 船找胡悲碑因 沁好弱靠蓄岗 剂应犊夏动悠 坤椒窿连不斡 寓老扦式跃各 颤走就躺悟种 飘禹开皮锹弹 约犀呢锚焉诽 板巫评违诧帐 娥皂伪解杨夕 俗毡狂铜秩羞 烬路签川玖洲 肃睫惩刹浙育 镭食踌骆倍瞄 泰存蹄汤然免 末毕羡哇惩选 栗滓曳忍 钢铡爵露罢楷待恕 锡稚鸟朔躬碱 摊履耍铭钉歹 断纫冲允庚萧 槐至鱼魏栖鸟 场哩缅


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